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Concilier conductivité et élasticité

Les chercheuses Heather Filiatrault et Tricia Carmichael ont trouvé une façon de neutraliser les fissures inhérentes aux dispositifs électroniques élastiques.
Photographie : University of Windsor

Une équipe de recherche de la University of Windsor a découvert que le fait de s’adapter à un problème au lieu de s’y attaquer peut donner lieu à des percées remarquables. La professeure de chimie Tricia Carmichael et la cochercheuse Heather Filiatrault ont réussi à créer un dispositif électronique élastique qui demeure conducteur même après avoir été étiré au point de se fissurer.

Les dispositifs électroluminescents élastiques constituent l’élément de base des écrans pliables et extensibles, des vêtements à composants électroniques intégrés et des appareils médicaux souples qui s’insèrent dans le corps, comme un cathéter à ballonnet extensible permettant de réparer des zones endommagées du cœur.

« La conception de ces dispositifs pose un dilemme : les matériaux conducteurs que nous utilisons, comme l’aluminium ou le cuivre, se fissurent à la moindre traction », explique Mme Carmichael.

Les dispositifs électroniques élastiques renferment une mince pellicule de matériau conducteur et une pellicule de caoutchouc, mais le matériau en question se fissure quand il est étiré, ce qui coupe le circuit et rend par le fait même le dispositif inutilisable.

Mme Carmichael et son équipe de laboratoire ont étudié l’idée selon laquelle une surface rugueuse étirée provoque un grand nombre de microfissures au lieu de quelques grosses fissures fragilisantes. Pour neutraliser les fissures, elle a simplement appliqué une couche de colle blanche bon marché avant d’ajouter la mince feuille de métal.

« Au lieu d’éliminer les fissures, nous avons favorisé le craquelage, comme une toile d’araignée de fissures ne formant pas une fêlure continue à la grandeur de la feuille. Les fissures se chevauchent, ce qui diminue la tension, si bien que le courant peut circuler le long d’un circuit irrégulier continu », explique Mme Carmichael.

La couche de colle, que l’on dilue pour contrôler l’épaisseur de la pellicule, est étalée sur la couche de caoutchouc de manière à assurer la rugosité nécessaire en formant des gouttes. Les membres de l’équipe de laboratoire de Mme Carmichael ont utilisé du caoutchouc, de la colle et de l’or pour construire un capteur de contrainte et l’ont enroulé autour d’un pouce. Le capteur a réussi à déterminer si le doigt était étiré ou non.

D’après Mme Carmichael, il s’agit d’une solution écologique à faible coût utilisant des composants simples que l’on pourrait adapter à des dispositifs ayant une plus grande surface.

« Nous avons amplifié le défaut du système pour le faire fonctionner encore mieux. J’aime beaucoup l’idée de renforcer la tendance naturelle à la fissuration », explique-t-elle.

Un article sur ces travaux de recherche a été publié en couverture du numéro du 30 septembre de la revue This link will take you to another Web site ACS Applied Materials & Interfaces (en anglais seulement).

Source : This link will take you to another Web site University of Windsor